风化花岗石边坡绿色防护结构体系及其施工方法.pdf

本发明公开了一种花岗石边坡绿色防护结构体系及其施工方法，主要用于铁路、公路、水利、矿山等边坡的加固防护工程。该结构体系包括沿开挖坡面分布且与之固结的截水骨架，所述截水骨架(20)内回填改良客土层(22)；改良客土层(22)外表覆盖有通过连接构件与开挖坡面(10)形成固定连接的固土网垫(21)，固土网垫(21)之网格内覆盖有通过喷播形成的植草层(30)；改良客土层(22)上纵向、横向间隔移植有灌木(31)。该结构体系能很好地解决风化花岗石边坡的冲刷侵蚀及浅层稳定问题，并迅速恢复风化花岗石边坡的植被，从而起到有效的绿色生态防护作用，其施工方法成套而规范化，既有利于降低工程造价，而且易于推广应用。

1.  风化花岗石边坡绿色防护结构体系，包括沿开挖坡面(10)分布且与之固结的截水骨架(20)，其特征是：所述截水骨架(20)内回填改良客土层(22)；改良客土层(22)外表覆盖有通过连接构件与开挖坡面(10)形成固定连接的固土网垫(21)，固土网垫(21)之网格内覆盖有通过喷播形成的植草层(30)；改良客土层(22)上纵向、横向间隔移植有灌木(31)。

2.  如权利要求1所述的风化花岗石边坡绿色防护结构体系，其特征是：所述开挖坡面(10)为单级，坡高≤10m，坡率不陡于1∶1.25，坡顶设置有截水沟(23)。

3.  如权利要求1所述的风化花岗石边坡绿色防护结构体系，其特征是：所述开挖坡面(10)为多级，每级坡高≤10m，坡率不陡于1∶1.25，各级坡面之间和坡顶设置有截水沟(23)。

4.  如权利要求1所述的风化花岗石边坡绿色防护结构体系，其特征是：所述改良客土层(22)厚度为5～8cm，其外表面与截水骨架(20)之流水面平顺。

5.  如权利要求1所述的风化花岗石边坡绿色防护结构体系，其特征是：所述改良客土层(22)是在开挖出的风化花岗岩土壤中添加下述材料予以改良：复合肥0.15～0.20kg/m²，保水剂0.06～0.08kg/m²，粘合剂0.02～0.03kg/m²，有机质0.5～0.8kg/m²。

6.  如权利要求1所述的风化花岗石边坡绿色防护结构体系，其特征是：所述植草层(30)是由草种、木纤维、保水剂、粘合剂、肥料组成的混合料。

7.  如权利要求6所述的风化花岗石边坡绿色防护结构体系，其特征是：所述草种采用下列中的一种或多种：
百喜草、糖蜜草、狗牙根、弯叶画眉草、柱花草。

8.  如权利要求1所述的风化花岗石边坡绿色防护结构体系，其特征是：所述灌木(31)采用下列中的一种或多种：
新银合欢、大叶猪屎豆、胡枝子。

9.  如权利要求1所述的风化花岗石边坡绿色防护结构体系的施工方法，包括如下步骤：
①平整开挖坡面(10)，清除危石、松土、填补凹坑；
②进行截水骨架(20)施工，在开挖坡面(10)自下而上开挖矩形基槽后砌筑截水骨架(20)，截水骨架(20)与矩形基槽的底面、侧面密贴；
③挂设固土网垫(21)，在截水骨架(20)内将固土网垫(21)从上向下铺开整平，固土网垫(21)的周边及其内部通过连接构件与开挖坡面(10)固定连接；
④回填改良客土层(22)，将用水润湿的改良客土回填于截水骨架(20)内，使其外表面与截水骨架(20)之流水面平顺。
⑤通过喷播机均匀喷播植草层(30)；
⑥移植灌木(31)，沿改良客土层(22)纵向、横向间隔移植，灌木(31)为一年生、株高不低于30cm。

10.  如权利要求1所述的风化花岗石边坡绿色防护结构体系的施工方法，其特征在于：所述步骤③中，固土网垫(21)的周边用间隔设置的U型钉固定，内部以纵、横向间隔设置的钢钉、垫片组件固定。

风化花岗石边坡绿色防护结构体系及其施工方法
技术领域
本发明涉及铁路、公路、水利、矿山等边坡的加固防护工程，特别涉及一种用于风化花岗石边坡绿色防护结构体系，以及该绿色防护结构体系的施工方法。
背景技术
我国南方花岗岩风化壳主要分布于广东、福建、湖南及广西东南部、江西赣南一带。因水蚀，花岗石风化壳丘陵山地往往形成“白沙岗”或“红色沙漠”景观。花岗岩内含2～10mm、热膨胀系数差异达50％的石英和钾长石等矿物，在高温多雨的情况下，机械破碎的化学风化作用十分强烈，形成厚10～20mm甚至50mm的风化壳。完整的花岗石风化壳由土壤层、红土层、砂土层、碎屑层和球状风化层组成。风化壳上部的红色粘土层质地粘重，并被铁铝氧化物胶结，与下部深厚的砂土层、碎屑层相比具有较强的抗冲性能。铁路穿过花岗岩地区时，往往破坏了上部的红色粘土层，使砂土层、碎屑层暴露于空气中，导致其产生严重的侵蚀，侵蚀强度为1.0×10⁴～1.5×10⁴t/(km²*a)，有的甚至高达 2.0×10⁵～3.0×10⁵t/(km²*a)。坡面冲刷侵蚀直接增加了线路养护维修费用，影响运营，并且恶化铁路周边生态环境，造成水土流失等不良后果，进一步发展可导致路堑边坡崩塌的滑坡等灾害的产生。
近年来，国家在加大基础设施建设力度的同时，也开始注重相应的生态建设，积极倡导“环境与经济、社会协调发展的方针”。国家也明确提出“绿色通道建设要在保障公路、铁路视野开阔，无安全隐患的前提下进行，要和公路、铁路、水利设施统筹规划并与工程建设同步设计、同步施工、同步验收。要优先抓好高速铁路、公路、国道、省道、重要堤坝沿线以及重点水库周边地区的绿化”。因此，路基边坡的植被防护与绿化近几年来在我国得到很大的发展，引进并开发出适合中国国情的多种植被护坡技术，在护坡植物种质资源筛选、灌草配置与种植、喷播机械和喷播材料国产化、植被护坡施工技术等方面都取得了一定的成果，并在交通、水电、矿山、市政等建设中得到推广运用，尤其是在高速公路建设工程中，植被护坡技术大有取化浆砌石片、喷浆等传统防护之趋势。
但从总体来看，国内对花岗石路基边坡绿色防护的研究仍局限于路堤边坡和全风化及强风化的花岗岩路堑边坡，而且研究也比较零散，许多问题尚末较好地解决。例如，如何有效地实现边坡植物群落的多样性与耐久性、边坡植被如何影响花岗石边坡的稳定性、植被防护条件下花岗石岩边坡的长期稳定性评价方法、不同类型花岗石边坡的适宜防护技术等。这些课题不解决，使得植被护坡在花岗石路基边坡应用中出现许多问题。譬如耒宜高速公路边坡绿色防护工程，主要采用浆砌片石骨架植草、铺草皮等生态防护方法。据建成一年多后调查，在一些路段的边坡绿色防护工程中主要出现了下述两方面的问题：一是部分浅层土体及回填客土的稳定性不够，一些路堑边坡在雨季出现了浅层垮塌，其窗式骨架内采用全风化的花岗岩添加肥料后直接覆于固土网垫上，而花岗岩全风化层因粘粒含量低，粘接性很差，因此骨架内回填的客土有垮塌现象；二是植物生长不良，新开挖的风化岩花岗岩路堑边坡其表层山大多为贫瘠的母岩或阴性土，这些岩土一般不适宜多数外来植物的迅速定居和生长。由于骨架内原土层不进行改良，在此贫瘠的表土上直接进行引种植物、铺草皮等，则往往出现植物生长不良的现象，或者草皮很快就枯黄、死亡，导致生态防护失败。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是提供一种风化花岗石边坡绿色防护结构体系，该结构体系能很好地解决风化花岗石边坡的冲刷侵蚀及浅层稳定问题，并迅速恢复风化花岗石边坡的植被，从而起到有效的绿色生态防护作用。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：本发明的风化花岗石边坡绿色防护结构体系，包括沿开挖坡面分布且与之固结的截水骨架，其特征是：所述截水骨架内回填改良客土层；改良客土层外表覆盖有通过连接构件与开挖坡面形成固定连接的固土网垫，固土网垫之网格内覆盖有通过喷播形成的植草层；改良客土层上纵向、横向间隔移植有灌木。
本发明所要解决的另技术问题是提供一种风化花岗石边坡绿色防护结构体系的施工方法。该方法包括如下步骤：
①平整开挖坡面，清除危石、松土、填补凹坑；②进行截水骨架施工，在开挖坡面自下而上开挖矩形基槽并砌筑截水骨架，截水骨架与矩形基槽的底面、侧面密贴；  ③挂设固土网垫，在截水骨架内将固土网垫从上向下铺开整平，固土网垫的周边及其内部通过连接构件与开挖坡面固定连接；④回填改良客土层，将用水润湿的改良客土回填于截水骨架内，使其外表面与截水骨架之流水面平顺。⑤通过喷播机均匀喷播植草层；⑥移植灌木，沿改良客土层纵向、横向间隔移植，灌木为一年生、株高不低于30cm。
本发明的有益效果是，该结构体能很好地解决风化花岗石边坡的冲刷侵蚀及浅层稳定问题，并迅速风化花岗石恢复边坡的植被，从而起到有效的绿色生态防护作用。施工方法成套而规范化，既有利于降低工程造价，而且易于推广应用。
附图说明
本说明书包括如下两幅附图：
图1是本发明风化花岗石边坡绿色防护结构体系的结构示意图；
图2是图1中A局部的放大示意图。
图中零部件、部位及编号：开挖坡面10、截水骨架20、固土网垫21、改良客土层22、截水沟23、植草层30、灌木31。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1，本发明的风化花岗石边坡绿色防护结构体系，包括沿开挖坡面10分布且与之固结的截水骨架20，所述截水骨架20内回填改良客土层22，改良客土层22外表覆盖有通过连接构件与开挖坡面10形成固定连接的固土网垫21，固土网垫21之网格内覆盖有通过喷播形成的植草层30，改良客土层22上纵向、横向间隔移植有灌木31。
为解决风化花岗岩边坡浅表层的稳定性问题，根据具体情况，所述开挖坡面10可采用单级或多级开挖，各级坡高≤10m，坡率不陡于1∶1.25。参照图1，坡顶或各级坡面之间应设置有截水沟23，以减少雨水的冲刷作用。
参照图2，所述改良客土层22厚度为5～8cm，其外表面与截水骨架20之流水面平顺。风化花岗岩的土壤呈强酸性，pH平均值为4.9 3，有机质含量低，平均仅为0.38％，氮、磷、钾含量均很低，养分严重不足，属于贫瘠的非耕植土；它的饱和持水量、毛管持水量、田间持水量等水分常数较低，保水性能不良。因此，需要对风化花岗岩土壤进行适当改良才能满足植物的正常生育。本发明通过大量的实验确定出一种优选的改良方式，即所述改良客土层22是在开挖出的风化花岗岩土壤中添加下述材料予以改良：复合肥0.15～0.20kg/m²，保水剂0.06～0.08kg/m²，粘合剂0，02～0.03kg/m²，有机质0.5～0.8kg/m²。
所述植草层30是由草种、木纤维、保水剂、粘合剂、肥料组成的混合料。通过对风化花岗岩边坡植物类型选型及植物群落设计研究，对现有植物种类进行调研的室内培育实验，筛选出耐旱、耐贫瘠、少维护甚至于护坡后不维护的草本、灌木等混合植被品种，所述草种优选地采用下列中的一种或多种：百喜草、糖蜜草、狗牙根、弯叶画眉草、柱花草。所述灌木31采用下列中的一种或多种：新银合欢、大叶猪屎豆、胡枝子。
实验和实验表明，该上述结构体能很好地解决风化花岗石边坡的冲刷侵蚀及浅层稳定问题，并迅速风化花岗石恢复边坡的植被，从而起到有效的绿色生态防护作用。
本发明的花岗石边坡绿色防护结构体系的施工方法，包括如下步骤：
①平整开挖坡面10，清除危石、松土、填补凹坑等。
②进行截水骨架20施工，在开挖坡面10自下而上开挖矩形基槽并砌筑截水骨架20，截水骨架20与矩形基槽的底面、侧面密贴(参照图2)。
截水骨架20通常可采用砌筑片石骨架，其形状可以是人字形、倒U型，从最快排除雨水冲刷水流方面考虑，宜优选的采用人字形砌筑片石骨架。截水骨架20施工前应按设计要求在每条骨架的迄点放控制桩，挂线放样，然后开挖矩形基槽，其尺寸根据骨架尺寸而定。砌筑骨架时应先砌筑骨架衔接处，再砌筑其它部分骨架，两骨架衔接处应处在同一高度，施工时应自下而上逐条砌筑骨架。
③挂设固土网垫21，在截水骨架20内将固土网垫21从上向下铺开整平，固土网垫21的周边及其内部通过连接构件与开挖坡面10固定连接(参照图1)。
固土网垫21可优选地采用复层固土土工格栅，其利用2～3层细土工格栅组成具有一定厚度的立体复合固土网垫，细土工格栅网孔尺寸在15～60mm之间，可使土料及坡面喷混植生料与边坡表面形成一层既能让植物生长发育、又不易被水冲刷的稳定结构层，可满足植物种子在其空隙中生根、发芽和生长的条件。所述复层固土土工格栅的结构参见专利号为200520061807.2、公告号为CN2811397的实用新型专利说明书。
通常，固土网垫21的周边用间隔设置的U型钉固定，内部以纵、横向间隔设置的钢钉、垫片组件固定。
④回填改良客土层22，将用水润湿的改良客土回填于截水骨架20内，使其外表面与截水骨架20之流水面平顺。通常，改良客土层22厚度为5～8cm，回填前用喷洒水，以土壤不出现浮土和粉尘为宜。
⑤通过喷播机均匀喷播植草层30。
按设计比例配合草种、木纤维、保水剂、粘合剂、肥料、染色剂及水的混合物料，并通过喷播机均匀喷射于坡面。
⑥移植灌木31，沿改良客土层22纵向、横向间隔移植，灌木31为一年生、株高不低于30cm。
之后，进行养护期，应及时浇水并进行病虫害防治，直至植草成坪。
上述施工方法具有成套而规范化的特点，既有利于降低工程造价，而且易于推广应用。